探究器官芯片產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢的原因

器官芯片的概念提出已久，產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程卻十分緩慢，探究其中原因，大致可以分為三點(diǎn)。

首先，即使是最先進(jìn)的器官芯片，也無(wú)法完全代表活體器官的功能。畢竟，所有的器官都不可能脫離機(jī)體單獨(dú)存在。雖然化整為零具有建設(shè)性的意義，但整體大于部分，僅依靠器官芯片是無(wú)法復(fù)制疾病機(jī)體的，尤其是內(nèi)分泌環(huán)境所導(dǎo)致一系列功能變化。

因此，我們必須考慮人體這個(gè)整體的關(guān)聯(lián)性，在這方面，我們可以利用單個(gè)芯片組成一個(gè)高集成度的3D組織器官微流控芯片系統(tǒng)。大連理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)就研發(fā)出了這樣的芯片系統(tǒng)，該芯片系統(tǒng)由多種模塊自上而下依次疊加構(gòu)成，集成了腸、血管、肝、腫瘤、心、肺、肌肉和腎等細(xì)胞或組織，并有“消化液”，“血液”和“尿液”貫穿其中。如此，器官芯片就像一個(gè)積木，將所有的積木堆積起來(lái)，就能最大程度地打造一個(gè)“人體建筑”，還原人體內(nèi)功能環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)藥物測(cè)試等作用。

其次，器官芯片仍是一個(gè)成長(zhǎng)中的技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈的不成熟將導(dǎo)致成本增加。Oxford的CNBio公司用裝有12個(gè)微型肝臟的芯片做藥物的毒性試驗(yàn)，目前一個(gè)單元的價(jià)格是22000，單位是美元。事實(shí)上，這個(gè)價(jià)格比起動(dòng)物試驗(yàn)已經(jīng)低廉很多，要知道，做同樣的試驗(yàn)，小鼠的價(jià)格為＄50000美元。

但是，這所謂的“低廉”放在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，依舊是要打上問(wèn)號(hào)的。目前來(lái)看，器官芯片在科研上使用居多，而科研經(jīng)費(fèi)也足夠支撐該類(lèi)工具的使用，但我們對(duì)器官芯片更大的希冀是落地于普通人的醫(yī)療，如果器官芯片要走向產(chǎn)業(yè)化，仍需要控制成本。當(dāng)然，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的完善，其優(yōu)勢(shì)會(huì)慢慢凸顯出來(lái)，成本問(wèn)題也會(huì)得到相應(yīng)的解決。

在此之前，我們或許可以將3D打印技術(shù)作為器官芯片制作方法的重要補(bǔ)充。3D打印技術(shù)至少會(huì)在兩個(gè)方面對(duì)器官芯片造成影響，一是芯片制備，二是生物打印。尤其在芯片制備上，3D打印已經(jīng)能夠制造出有很高分辨率，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的芯片，還具備制作周期短，單元操作簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，哈佛大學(xué)Wyss生物工程研究所和哈佛JohnA．Paulson工程和應(yīng)用科學(xué)院的研究人員就利用3D打印制造出了首個(gè)完整的帶集成傳感系統(tǒng)的器官芯片。

最后，微流控芯片普遍存在有一個(gè)問(wèn)題，即宏觀試樣與微芯片的銜接不易。芯片上的進(jìn)樣多采用手工完成，效率低下，可靠性也較差，極容易影響細(xì)胞的活力，影響細(xì)胞進(jìn)程和生物特征的實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此，我們還需要研發(fā)出更多的協(xié)助性產(chǎn)品，比如連續(xù)進(jìn)樣系統(tǒng)，保證在制備上做到自動(dòng)化、微型化和集成化。